核心提示： 近日，華中農業大學校植物科技學院/農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室應用真菌團隊在International Journal of Biological Macromolecules在線發表了題為“Near-gapless genome and transcriptome analyses provide insights into fruiting body development in Lentinula edodes”的研究論文。
近日，華中農業大學植物科技學院/農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室應用真菌團隊在International Journal of Biological Macromolecules（中科院一區top期刊，IF=8.2）在線發表了題為“Near-gapless genome and transcriptome analyses provide insights into fruiting body development in Lentinula edodes”的研究論文。該研究組裝了首個香菇完整參考基因組，分析了雙核等位基因特異性表達（ASE）在香菇子實體發育中的作用，結合基因差異表達（DE）和ASE分析，探究了香菇子實體發育的分子機制。該研究為香菇遺傳改良提供了高質量的參考基因組，也為進一步揭示大型真菌子實體發育的分子機制奠定了基礎。
蘑菇子實體是真菌中最復雜的結構之一，子實體發育機制是大型真菌中的研究熱點。很多大型真菌屬于異宗配合真菌，即需要兩種性親和的單核體菌絲結合形成次生菌絲才能形成子實體，但次生菌絲中的不同細胞核如何協同調控子實體發育仍然不清楚。香菇是一種異宗配合真菌，同時也是世界上產量最大的食用菌。在香菇代料栽培過程中，刺孔透氣是重要步驟之一，可促進原基分化及子實體形成。目前香菇子實體發育的分子機制仍不清晰，尤其是兩種細胞核在調控子實體發育中的作用，以及刺孔透氣促進原基分化和子實體形成的分子機制。此外，香菇中仍缺少完整的參考基因組。
該團隊以香菇栽培菌株武香一號（WX1）為研究對象，通過原生質體單核化獲得了兩個性親和單核體菌株Wpm-1和Wpm-4，并基于Nanopore和Hi-C測序數據，分別組裝得到的包含10條染色體的近完整和完整基因組，為ASE分析提供了高質量平臺。通過對WX1菌株子實體發育四個階段的樣品進行轉錄組測序，并結合基因組進行DE和ASE分析。發現在刺孔后，香菇菌絲可感知細胞壁脅迫、信息素和CO2濃度下降，導致與細胞黏附、細胞壁重塑、蛋白降解和脂質代謝相關的基因上調，從而促進原基分化。水通道蛋白基因以及與蛋白降解、有絲分裂以及脂質和碳水化合物代謝相關的基因在原基發育中起重要作用。與組織分化和有性繁殖相關的基因在子實體中表達活躍。部分與子實體發育相關的重要基因發生ASE，兩種細胞核可通過不平衡表達不同功能的基因來協同調控子實體發育。此外，發現長末端重復反轉座子（LTR-RT）序列更偏好于出現在ASE基因附近，表明LTR-RT序列可能會誘導ASE發生。
華中農業大學博士生沈楠為論文第一作者，肖揚教授為通訊作者。華中農業大學邊銀丙教授及福建農林大學鄧優錦副教授也參與了本項研究。本研究獲得了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。
文章鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024014132
香菇Wpm-1和Wpm-4菌株基因組組裝概況
香菇子實體發育各階段等位基因特異性表達分析
香菇子實體發育分子機制模型
通訊作者介紹
肖揚，博士，教授，國家食用菌產業技術體系崗位科學家，華中農業大學博士生導師?，F任華中農業大學植物科技學院應用生物教研室主任。擔任中國菌物學會理事兼食用真菌專業委員會副主任委員，湖北省食用菌協會會長,中國農學會食用菌分會副秘書長，中國菌物學會香菇產業分會副秘書長，湖北省科協第十屆委員會委員，中國食用菌協會理事，湖北省農作物品種審定委員會食用菌專業委員會副主任，湖北省食用菌產業技術體系崗位科學家，湖北省暨武漢市微生物學會真菌專業委員會常務委員，《食用菌學報》編委。主要從事食用菌病害和生物技術的研究和技術推廣工作，曾5次赴香港中文大學開展合作研究。主持國家自然科學基金4項，國家重點研發計劃課題1項和子課題3項，湖北省公益性行業計劃項目1項。研究成果獲農業農村部神農中華農業科技獎一等獎1項（2019），上海市科技進步一等獎1項（2020），上海市技術發明獎二等獎1項（2016），吉林省科技進步二等獎1項（2016），湖北省科技進步二等獎1項（2014）。主持制訂全國農業主推技術1項（2017）。以第一作者或通訊作者身份在Journal of Advanced Research, Journal of Hazardous Materials等期刊發表SCI論文25篇，中文期刊論文21篇。參與選育食用菌新品種7個，參編著作4本。
